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JP3408028B2 - Fuel cell and start-up method - Google Patents
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JP3408028B2 - Fuel cell and start-up method - Google Patents

Fuel cell and start-up method

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JP3408028B2
JP3408028B2 JP22817695A JP22817695A JP3408028B2 JP 3408028 B2 JP3408028 B2 JP 3408028B2 JP 22817695 A JP22817695 A JP 22817695A JP 22817695 A JP22817695 A JP 22817695A JP 3408028 B2 JP3408028 B2 JP 3408028B2
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alloy tank
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は燃料電池に関し、特
に、未反応水素ガスを触媒燃焼する触媒燃焼器を備えた
燃料電池に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fuel cell, and more particularly to a fuel cell provided with a catalytic combustor for catalytically burning unreacted hydrogen gas.

【0002】[0002]

【従来の技術】燃料電池は、燃料電池本体内にアノード
ガス(水素リッチな燃料ガス)及びカソードガス(空
気)を供給させ、両者の電気化学反応により発電してい
る。小型の燃料電池、特にポータブル燃料電池において
は、アノードガスの供給源として比較的軽量で小型の水
素吸蔵合金タンクや水素ボンベ等が多く用いられてい
る。
2. Description of the Related Art In a fuel cell, an anode gas (hydrogen-rich fuel gas) and a cathode gas (air) are supplied into a fuel cell main body, and electricity is generated by an electrochemical reaction between the two. In small-sized fuel cells, particularly in portable fuel cells, relatively lightweight and small-sized hydrogen storage alloy tanks, hydrogen cylinders, and the like are often used as a source of anode gas.

【0003】水素吸蔵合金タンクは水素ボンベ等に比べ
て小型であるうえ水素ガスの貯蔵性にも優れているた
め、水素ボンベ等を用いた場合に比べて、燃料電池全体
の小型化、簡略化等を容易に図ることができる。ところ
で、前記水素吸蔵合金タンクの水素ガス放出過程は吸熱
過程であるため、室温下に設置していると水素ガスの放
出に伴って水素吸蔵合金タンクが低温となり、水素ガス
放出はほとんど起こらなくなる。したがって、水素吸蔵
合金タンクから継続的に多量の水素ガスを放出させるた
めには、該水素吸蔵合金タンクを加熱する必要がある。
Since the hydrogen storage alloy tank is smaller than a hydrogen cylinder or the like and is excellent in the storage property of hydrogen gas, the whole fuel cell is downsized and simplified as compared with the case where the hydrogen cylinder or the like is used. Etc. can be easily achieved. By the way, since the hydrogen gas release process of the hydrogen storage alloy tank is an endothermic process, if the hydrogen storage alloy tank is installed at room temperature, the hydrogen storage alloy tank becomes low temperature as the hydrogen gas is released, and the hydrogen gas release hardly occurs. Therefore, in order to continuously release a large amount of hydrogen gas from the hydrogen storage alloy tank, it is necessary to heat the hydrogen storage alloy tank.

【0004】そこで、従来より、ポータブル燃料電池に
おいては、水素吸蔵合金タンクは燃料電池本体からの排
空気の流通方向下流側に設置され、該排空気との熱交換
によって加熱され、水素ガス放出が促進されるようにな
っていた。このようなポータブル燃料電池においては、
燃料電池本体を所定温度に昇温させてからでないと外部
に電力を供給することはできないので、起動時に燃料電
池本体を昇温させる必要がある。この昇温方法として
は、燃料電池本体内で水素吸蔵合金タンクからの水素を
用いて発電し、その発電に伴って発生する熱や、発電し
た電力で起動用ヒータを作動させて、燃料電池本体を昇
温させていた。
Therefore, conventionally, in the portable fuel cell, the hydrogen storage alloy tank is installed on the downstream side in the flow direction of the exhaust air from the fuel cell body, and is heated by heat exchange with the exhaust air to release hydrogen gas. It was being promoted. In such a portable fuel cell,
It is necessary to raise the temperature of the fuel cell main body at the time of start-up because electric power cannot be supplied to the outside unless the temperature of the fuel cell main body is raised to a predetermined temperature. This temperature raising method is performed by using hydrogen from the hydrogen storage alloy tank in the fuel cell body to generate power, and heat generated by the power generation or the generated electric power to operate the starting heater to generate the fuel cell body. Was being heated.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、起動時
においては、燃料電池本体から排出される排空気の温度
が低いために該排空気の水素吸蔵合金タンクを加熱する
力が弱く、水素吸蔵合金タンクからの水素ガスの供給が
十分になされていなかった。その結果、燃料電池起動時
の前記電気化学反応が促進されにくく、発電電力が得ら
れにくかった。そのため、燃料電池本体の昇温に時間が
かかり、燃料電池起動開始から外部出力が可能となるま
での時間(即ち起動時間)が長いという問題点があっ
た。
However, at the time of startup, since the temperature of the exhaust air discharged from the fuel cell main body is low, the exhaust air has a weak force for heating the hydrogen storage alloy tank, and the hydrogen storage alloy tank is weak. The supply of hydrogen gas from Japan was not sufficient. As a result, it was difficult to obtain the generated electric power because the electrochemical reaction was difficult to be promoted when the fuel cell was started. Therefore, there is a problem that it takes a long time to raise the temperature of the fuel cell main body, and the time from the start of the fuel cell start until the external output becomes possible (that is, the start time) is long.

【0006】そこで、本発明は上記問題点に鑑み、この
ような水素吸蔵合金タンクを用いた燃料電池において、
起動時間を短縮することが可能な燃料電池及び運転方法
を提供することを目的としている。
In view of the above problems, the present invention provides a fuel cell using such a hydrogen storage alloy tank,
An object of the present invention is to provide a fuel cell and an operating method capable of shortening the startup time.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、請求項1記載の発明においては、水素を吸蔵する水
素吸蔵合金タンクと、水素吸蔵合金タンクから供給され
る水素、及び、空気を用いて発電する燃料電池本体と、
燃料電池本体から排出される第1の排空気が、燃料電池
本体から水素吸蔵タンクへ流通する流通部と、燃料電池
本体から排出される未反応水素を触媒燃焼する触媒燃焼
器と、触媒燃焼器から排出される第2の排空気を、水素
吸蔵合金タンクの近傍に導き、水素吸蔵合金タンクの表
面に、局部的に当てるように形成された排空気ダクト
と、を備えることを特徴としている。
In order to solve the above problems, in the invention according to claim 1, a hydrogen storage alloy tank for storing hydrogen, hydrogen supplied from the hydrogen storage alloy tank, and air are used. And the fuel cell body that generates electricity
The first exhaust air discharged from the fuel cell body is the fuel cell
The flow section that circulates from the main body to the hydrogen storage tank, the catalytic combustor that catalytically burns unreacted hydrogen discharged from the fuel cell main body, and the second exhaust air discharged from the catalytic combustor are stored in the hydrogen storage alloy tank. It is characterized in that it is provided with an exhaust air duct formed so as to be locally brought into contact with the surface of the hydrogen storage alloy tank.

【0008】この場合、触媒燃焼器は、該触媒燃焼器か
ら排出される排空気が前記水素燃焼反応のために触媒燃
焼器への水素導入直後に100℃以上になるので、触媒
燃焼器からの排空気を水素吸蔵合金タンクの表面に当て
ることによって短時間で水素吸蔵合金タンクを加熱する
ことができる。その結果、燃料電池起動時における水素
ガス供給を効率的に行うことができ、起動時間の短縮を
図ることができる。
In this case, in the catalytic combustor, the exhaust air discharged from the catalytic combustor becomes 100 ° C. or higher immediately after hydrogen is introduced into the catalytic combustor due to the hydrogen combustion reaction. By applying the exhaust air to the surface of the hydrogen storage alloy tank, the hydrogen storage alloy tank can be heated in a short time. As a result, hydrogen gas can be efficiently supplied at the time of starting the fuel cell, and the starting time can be shortened.

【0009】また、水素吸蔵合金タンクの狭い領域が集
中的に熱交換され高温になる。したがって、少量の排空
気でも効果的に水素吸蔵合金タンクを加熱することがで
き、燃料電池起動時において、効率よく水素ガス供給を
行うことができる。
Further, a narrow region of hydrogen storage alloy tank becomes high is centrally heat exchanger. Therefore, the hydrogen storage alloy tank can be effectively heated even with a small amount of exhaust air, and hydrogen gas can be efficiently supplied when the fuel cell is started.

【0010】請求項2記載の発明においては、水素を吸
蔵する水素吸蔵合金タンクと、水素吸蔵合金タンクから
供給される水素、及び、空気を用いて発電する燃料電池
本体と、燃料電池本体から排出される第1の排空気が、
燃料電池本体から水素吸蔵タンクへ流通する流通部と、
燃料電池本体から排出される未反応水素を触媒燃焼する
触媒燃焼器と、を備え、燃料電池運転時には、燃料電池
本体から排出される第1の排空気が、流通部を流通し、
水素吸蔵合金タンクと熱交換する燃料電池の運転方法で
あって、燃料電池起動時に、触媒燃焼器から排出される
第2の排空気を、水素吸蔵合金タンクの表面に、局部的
に当てることを特徴としている。
According to the second aspect of the present invention, the hydrogen storage alloy tank for storing hydrogen, the hydrogen supplied from the hydrogen storage alloy tank, and the fuel cell main body for generating electric power using air, and the exhaust from the fuel cell main body The first exhaust air to be discharged is
A distribution unit that distributes from the fuel cell body to the hydrogen storage tank,
Comprises a catalytic combustor for catalytic combustion unreacted hydrogen discharged from the fuel cell main body, and at the time of fuel cell operation, the fuel cell
The first exhaust air discharged from the main body flows through the circulation unit,
A method of operating a hydrogen-absorbing alloy tank and heat exchange fuel cell you, when the fuel cell starts to be discharged from the catalytic combustor
The second exhaust air is locally applied to the surface of the hydrogen storage alloy tank.

【0011】したがって、短時間で該水素吸蔵合金タン
クを加熱することができ、燃料電池起動時における効率
的な水素ガス供給を行うことができる。
Therefore, the hydrogen storage alloy tank can be heated in a short time, and the hydrogen gas can be efficiently supplied at the time of starting the fuel cell.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例を図面を
参照しながら具体的に説明する。図1は燃料電池の一部
を切り欠いた斜視図であり、図2は図1の正面断面図で
ある。燃料電池は、図1及び図2に示すように、筺体
1、燃料電池本体2、水素吸蔵合金タンク3及び触媒燃
焼器4から構成されている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be specifically described below with reference to the drawings. 1 is a perspective view in which a part of the fuel cell is cut away, and FIG. 2 is a front sectional view of FIG. As shown in FIGS. 1 and 2, the fuel cell comprises a housing 1, a fuel cell body 2, a hydrogen storage alloy tank 3 and a catalytic combustor 4.

【0013】筺体1は正面板14、背面板15、上下面
板及び左右側面板から構成されており、その内部が垂直
状隔壁1a及び1bによって中央部空間及び左側部空間
102、右側部空間104に区画され、さらに前記中央
部空間が水平状隔壁1cによって中央下段部空間101
及び中央上段部空間103に区画されている。ここで、
前記中央下段部空間101には燃料電池本体2が搭載さ
れ、左側部空間102には水素吸蔵合金タンク3が収容
される。また、中央上段部空間103及び右側部空間1
04には、前記正面板14及び背面板15の各上部にあ
るスリット状空気取入口16からの空気が流通される。
The housing 1 is composed of a front plate 14, a rear plate 15, upper and lower face plates and left and right side plates, and the interior thereof is divided into a central space, a left space 102 and a right space 104 by vertical partitions 1a and 1b. The central space is divided by the horizontal partition wall 1c and the central lower space 101 is formed.
And the central upper space 103. here,
The fuel cell body 2 is mounted in the central lower space 101, and the hydrogen storage alloy tank 3 is housed in the left space 102. In addition, the central upper space 103 and the right space 1
The air flows from the slit-shaped air intake ports 16 at the upper portions of the front plate 14 and the back plate 15 to the air passage 04.

【0014】なお、前記垂直状隔壁1aは、燃料電池本
体2と対向する部分が開口(図示せず)しており、垂直
状隔壁1bは、中央上段部空間103と対向する部分が
開口10している。さらに、左側部空間102の上端は
開口11しており、該開口11の上端縁部にはスリット
状空気排出口12を有する閉塞蓋13が開閉自在に取り
付けられている。
The vertical partition 1a has an opening (not shown) in a portion facing the fuel cell body 2, and the vertical partition 1b has an opening 10 in a portion facing the central upper step space 103. ing. Further, the upper end of the left side space 102 has an opening 11, and a closing lid 13 having a slit-shaped air discharge port 12 is attached to the upper end edge portion of the opening 11 so as to be openable and closable.

【0015】燃料電池本体2は、電解質層の一方の面に
アノードを配し他方の面にカソードを配してなるセルと
水素及び空気の各流通路が形成されたセパレータとが交
互に複数枚積層された電池スタック20において、該電
池スタック20の右側部には空気供給ファン22と連通
した空気供給マニホールド21が配され、上下部には水
素供給マニホールド23及び水素排出マニホールド24
が配され、左側部は開放(図示せず)された構成をして
いる。
In the fuel cell main body 2, a plurality of cells, each having an anode on one surface of the electrolyte layer and a cathode on the other surface, and a separator having hydrogen and air passages are alternately arranged. In the stacked battery stacks 20, an air supply manifold 21 communicating with an air supply fan 22 is arranged on the right side of the battery stacks 20, and a hydrogen supply manifold 23 and a hydrogen discharge manifold 24 are arranged on the upper and lower parts.
Are arranged, and the left side portion is configured to be opened (not shown).

【0016】即ち、燃料電池2は、空気供給マニホール
ド21が右側部空間104に対向し、開放された左側部
が左側部空間102に対向するように設定されており、
空気供給ファン22からの空気が、図2に白抜き矢印A
及びBで示すように、燃料電池本体2内を右側から左側
へ流通し、その排空気が水素吸蔵合金タンク3と熱交換
してこれを加熱するようになっている。
That is, the fuel cell 2 is set such that the air supply manifold 21 faces the right side space 104 and the open left side faces the left side space 102.
The air from the air supply fan 22 is indicated by a white arrow A in FIG.
As indicated by B and B, the fuel cell body 2 flows from the right side to the left side, and the exhaust air exchanges heat with the hydrogen storage alloy tank 3 to heat it.

【0017】水素吸蔵合金タンク3は、一対の支柱3
1,31に円筒状の水素吸蔵合金タンク単体3aを複数
本(図示例では5本)水平姿勢で列設して構成されてい
る。全ての水素吸蔵合金タンク単体3aは、一方の支柱
31内に形成された通路(図示せず)によって連通され
ており、該通路の上端には水素送出口となるカプラー3
2が設けられている。そして、該カプラー32と前記水
素供給マニホールド23とが図示しない水素供給管によ
って連結されることにより燃料電池本体2への水素ガス
供給がなされるようになっている。一方、前記水素排出
マニホールド24には未反応水素供給管50が連結さ
れ、未反応水素が触媒燃焼器4に供給されるようになっ
ている。
The hydrogen storage alloy tank 3 comprises a pair of columns 3
1 and 31, a plurality of cylindrical hydrogen storage alloy tank single bodies 3a (5 in the illustrated example) are arranged in a line in a horizontal posture. All the hydrogen storage alloy tank single bodies 3a are communicated with each other by a passage (not shown) formed in one of the columns 31, and the coupler 3 serving as a hydrogen outlet is provided at the upper end of the passage.
Two are provided. The coupler 32 and the hydrogen supply manifold 23 are connected by a hydrogen supply pipe (not shown) so that hydrogen gas is supplied to the fuel cell main body 2. On the other hand, an unreacted hydrogen supply pipe 50 is connected to the hydrogen discharge manifold 24, and unreacted hydrogen is supplied to the catalytic combustor 4.

【0018】前記触媒燃焼器4は、図4に示すように、
燃焼部4a、空気供給部4b及び空気排出部4cから構
成されている。燃焼部4aは、上端及び下端が開口(図
示せず)された四角形状の箱体400内に、ハニカム状
の保持体に白金触媒が保持されてなる触媒層が充填され
た構成をしている。また、前記箱体400には、先端に
水素供給ノズル(図示せず)が設けられた未反応水素供
給管50が挿入されており、燃料電池本体2から排出さ
れた未反応水素が内部に導入されるようになっている。
The catalytic combustor 4 is, as shown in FIG.
It is composed of a combustion section 4a, an air supply section 4b, and an air discharge section 4c. The combustion section 4a has a configuration in which a rectangular box body 400 having openings (not shown) at the upper end and the lower end is filled with a catalyst layer in which a platinum catalyst is held by a honeycomb-shaped holder. . In addition, an unreacted hydrogen supply pipe 50 having a hydrogen supply nozzle (not shown) at its tip is inserted into the box body 400, and unreacted hydrogen discharged from the fuel cell body 2 is introduced into the inside. It is supposed to be done.

【0019】空気供給部4bは、上端が開口(図示せ
ず)した角筒体410の下部に、円筒管411を介して
触媒空気供給ファン412が取り付けられた構成をして
おり、前記箱体400の下部に配設されている。そし
て、該触媒空気供給ファン412の作動により、空気が
前記箱体400内へ導入されるようになっている。空気
排出部4cは、前記箱体400の上端部開口(図示せ
ず)を覆うカバー体420と、その側部から側方へ延設
された排空気ダクト422から構成されている。そし
て、前記箱体400からの排空気が、排空気ダクト42
2を通って触媒燃焼器4から排出されるようになってい
る。
The air supply unit 4b has a structure in which a catalyst air supply fan 412 is attached via a cylindrical tube 411 to the lower portion of a rectangular tube 410 whose upper end is open (not shown). It is arranged below 400. Then, the air is introduced into the box 400 by the operation of the catalyst air supply fan 412. The air discharge part 4c is composed of a cover body 420 that covers an upper end opening (not shown) of the box body 400, and a discharge air duct 422 that extends laterally from its side. Then, the exhaust air from the box 400 is exhausted by the exhaust air duct 42.
It is designed to be discharged from the catalytic combustor 4 through 2.

【0020】前記排空気ダクト422は、内壁が断熱性
材料で構成され、図2及び図3に示すように、燃料電池
本体2と正面板14との間隙に水平状態で横架されてい
る。さらに、該排空気ダクト422は前記垂直状隔壁1
aを貫通しており、その空気出口側端部423は特定の
水素吸蔵合金タンク単体3a(図2においては上から2
本目)の近傍に位置していると共に、排空気が水素吸蔵
合金タンク単体3aの長手方向中央寄りに当たるよう
に、屈曲された構成となっている。
The inner wall of the exhaust air duct 422 is made of a heat insulating material, and as shown in FIGS. 2 and 3, the exhaust air duct 422 is laid horizontally in a space between the fuel cell body 2 and the front plate 14. Further, the exhaust air duct 422 is connected to the vertical partition 1.
a, and the end portion 423 on the air outlet side is a specific hydrogen storage alloy tank single body 3a (from the top in FIG.
It is located in the vicinity of (main line) and is bent so that the exhaust air hits the hydrogen storage alloy tank single body 3a toward the center in the longitudinal direction.

【0021】上記構成の触媒燃焼器4は前記中央下段部
空間101内に設置される。その際、前記箱体400、
角筒体410及びカバー体420が、前記空気供給マニ
ホールド21に形成された凹部25に組み込まれるよう
になっている。また、前記円筒管411は垂直状隔壁1
bを貫通し、触媒空気供給ファン412が右側部空間1
04内に位置するようになっている。
The catalytic combustor 4 having the above structure is installed in the central lower space 101. At that time, the box 400,
The rectangular tube body 410 and the cover body 420 are assembled in the recess 25 formed in the air supply manifold 21. In addition, the cylindrical tube 411 is a vertical partition wall 1.
b, and the catalyst air supply fan 412 is connected to the right side space 1
It is located within 04.

【0022】上述の触媒燃焼器4では、燃料電池起動時
及び運転時に、筺体1外からの空気と未反応水素供給管
50からの水素の供給を受けて、燃焼部4a内で触媒燃
焼がなされる。そして、その際の排空気は、図2に黒塗
り矢印Cで示すように、排空気ダクト422を通って左
側部空間102内へ排出される。ここで、排空気ダクト
422の断面は、排空気が効率よく適量ずつ水素吸蔵合
金タンク単体3aに当たる大きさに設定されている。さ
らに、前記空気出口側端部423と水素吸蔵合金タンク
単体3aとの間隔は、少量の排空気でも効率よく該水素
吸蔵合金タンク単体3aと熱交換されるように、約15
mmに設定されている。
In the catalytic combustor 4 described above, when the fuel cell is started and operated, air is supplied from the outside of the housing 1 and hydrogen is supplied from the unreacted hydrogen supply pipe 50, and catalytic combustion is performed in the combustion section 4a. It Then, the exhaust air at that time is exhausted into the left side space 102 through the exhaust air duct 422 as shown by a black arrow C in FIG. Here, the cross section of the exhaust air duct 422 is set to such a size that the exhaust air efficiently hits the hydrogen storage alloy tank single body 3a in an appropriate amount. Further, the distance between the air outlet side end portion 423 and the hydrogen storage alloy tank single body 3a is about 15 so that heat can be efficiently exchanged with the hydrogen storage alloy tank single body 3a even with a small amount of exhaust air.
It is set to mm.

【0023】燃料電池起動時において触媒燃焼器4から
の排空気は触媒燃焼反応のために短時間で高温になる。
そのため、その高温排空気が特定の水素吸蔵合金タンク
単体3aに集中的に当たるので、該水素吸蔵合金タンク
単体3aからより多くの水素ガスが放出される。したが
って、燃料電池本体2内での電気化学反応が促進され、
より多くの電力が発電される。その結果、燃料電池本体
2は、前記電気化学反応の反応熱や、前記発電電力によ
り作動される起動用ヒータ(図示せず)等によって起動
後短時間で効果的に昇温される。
At the time of starting the fuel cell, the exhaust air from the catalytic combustor 4 becomes high in temperature in a short time due to the catalytic combustion reaction.
Therefore, the high-temperature exhaust air hits the specific hydrogen storage alloy tank single body 3a in a concentrated manner, so that more hydrogen gas is released from the hydrogen storage alloy tank single body 3a. Therefore, the electrochemical reaction in the fuel cell body 2 is promoted,
More power is generated. As a result, the temperature of the fuel cell body 2 is effectively raised in a short time after starting by the reaction heat of the electrochemical reaction, the starting heater (not shown) operated by the generated electric power, and the like.

【0024】燃料電池においては、燃料電池本体2の温
度が50°〜80℃に達すれば外部へ電力を取り出すこ
とができるので、燃料電池本体2の昇温が短時間でなさ
れることは、燃料電池の起動時間が短縮されることにつ
ながる。このことは、起動時間に対する燃料電池本体2
の温度変化を示した図5によって支持されている。つま
り、図5からわかるように、本実施例の起動時間は従来
例に対して明らかに短縮されている。
In the fuel cell, when the temperature of the fuel cell body 2 reaches 50 ° -80 ° C., electric power can be taken out to the outside, so that the temperature of the fuel cell body 2 is raised in a short time. This leads to a reduction in the battery startup time. This means that the fuel cell main body 2 with respect to the start-up time
This is supported by FIG. That is, as can be seen from FIG. 5, the startup time of this embodiment is clearly shorter than that of the conventional example.

【0025】なお、上記実施例においては、ポータブル
燃料電池の例を示したが、本発明はこれに限定されるこ
となく、燃料電池本体と水素吸蔵合金タンクと触媒燃焼
器を備えた燃料電池であれば、同様に実施し、同様の効
果を得ることができる。また、本実施例では、触媒燃焼
器4からの排空気が特定の1本の水素吸蔵合金タンク単
体3aと熱交換する構成であるが、その水素吸蔵合金タ
ンク単体3aは上から2本目のものに限られることはな
く、上から何本目のものでもよい。また、特定の1本に
限られることもなく、複数本の水素吸蔵合金タンク単体
3aと熱交換するようにしてもよい。
In the above embodiments, an example of a portable fuel cell was shown, but the present invention is not limited to this, and a fuel cell equipped with a fuel cell body, a hydrogen storage alloy tank and a catalytic combustor is used. If so, it can be implemented in the same manner and the same effect can be obtained. In addition, in the present embodiment, the exhaust air from the catalytic combustor 4 exchanges heat with the specific one hydrogen storage alloy tank single body 3a, but the hydrogen storage alloy tank single body 3a is the second one from the top. It is not limited to, and any number from the top may be used. Further, the number of the hydrogen storage alloy tanks is not limited to one specific one, and heat exchange may be performed with a plurality of hydrogen storage alloy tank single bodies 3a.

【0026】[0026]

【発明の効果】上述のように、請求項1記載の発明にお
いては、燃料電池本体から排出される未反応水素を触媒
燃焼する触媒燃焼器には、触媒排空気を水素吸蔵合金タ
ンクの近傍に導き該水素吸蔵合金タンクの表面に局部的
当てるように形成された排空気ダクトが設けられてい
る。
As described above, according to the first aspect of the invention, in the catalytic combustor for catalytically burning the unreacted hydrogen discharged from the fuel cell body, the catalytic exhaust air is provided in the vicinity of the hydrogen storage alloy tank. locally the surface of the hydrogen storage alloy tank leads
There is provided an exhaust air duct formed so as to hit the.

【0027】触媒燃焼器からの排空気は、水素燃焼反応
のために短時間で高温となる。したがって、前記触媒燃
焼器からの排空気を水素吸蔵合金タンクに当てることに
よって短時間で該水素吸蔵合金タンクを加熱することが
でき、燃料電池起動時における水素ガス供給を効率的に
行うことができる。その結果、燃料電池起動時の電気化
学反応が促進され十分な発電電力が得られるため、燃料
電池本体の昇温が短時間でなされ、起動時間の短縮を図
ることができる。
The exhaust air from the catalytic combustor becomes hot in a short time due to the hydrogen combustion reaction. Therefore, by applying the exhaust air from the catalytic combustor to the hydrogen storage alloy tank, the hydrogen storage alloy tank can be heated in a short time, and the hydrogen gas can be efficiently supplied at the time of starting the fuel cell. . As a result, since the electrochemical reaction at the time of starting the fuel cell is promoted and sufficient generated electric power can be obtained, the temperature of the fuel cell main body is raised in a short time, and the starting time can be shortened.

【0028】また、狭い領域が集中的に熱交換されるた
め、少量の排空気でも効果的に水素吸蔵合金タンクを加
熱することができ、燃料電池起動時において、効率よく
水素ガス供給を行うことができる。よって、起動時間を
短縮する効果が大きい。
Further, since the narrow region is intensively heat exchanger, a small amount also can be effectively heated hydrogen storage alloy tank with exhaust air, when the fuel cell starts to perform efficiently the hydrogen gas supply You can Therefore, the effect of shortening the startup time is great.

【0029】請求項2記載の発明においては、触媒燃焼
器からの排ガスの温度は、上述したように、短時間で高
温となる。したがって、前記触媒燃焼器からの排空気を
水素吸蔵合金タンクの表面に局部的に当てることによ
り、短時間で該水素吸蔵合金タンクを加熱することがで
き、燃料電池起動時における効率的な水素ガス供給を行
うことができる。また、燃料電池起動時の電気化学反応
が促進され十分な発電電力が得られるため、燃料電池本
体の昇温が短時間でなされ、起動時間の短縮を図ること
ができる。
According to the second aspect of the invention, the temperature of the exhaust gas from the catalytic combustor becomes high in a short time as described above. Therefore, by locally applying the exhaust air from the catalytic combustor to the surface of the hydrogen storage alloy tank, the hydrogen storage alloy tank can be heated in a short time, and an efficient hydrogen gas at the time of starting the fuel cell can be obtained. Supply can be done. Further, since the electrochemical reaction at the time of starting the fuel cell is promoted and sufficient generated electric power can be obtained, the temperature of the fuel cell main body is raised in a short time, and the starting time can be shortened.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本実施例に係る燃料電池の一部を切り欠いた斜
視図である。
FIG. 1 is a perspective view in which a part of a fuel cell according to the present embodiment is cut away.

【図2】図1における正面断面図である。FIG. 2 is a front sectional view of FIG.

【図3】図1における平面断面図である。FIG. 3 is a plan sectional view of FIG.

【図4】触媒燃焼器4の詳細図である。FIG. 4 is a detailed view of the catalytic combustor 4.

【図5】本実施例及び従来例に係る燃料電池における触
媒燃焼器、燃料電池本体及び水素吸蔵合金タンクの内部
温度変化を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing changes in internal temperatures of a catalytic combustor, a fuel cell body, and a hydrogen storage alloy tank in the fuel cell according to the present example and the conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 筺体 2 燃料電池本体 3 水素吸蔵合金タンク 4 触媒燃焼器 4a 燃焼部 4b 空気供給部 4c 空気排出部 422 排空気ダクト 1 housing 2 Fuel cell body 3 Hydrogen storage alloy tank 4 catalytic combustor 4a Combustion part 4b Air supply unit 4c Air discharge part 422 Exhaust air duct

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鷲見 晋吾 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 三洋電機株式会社内 (56)参考文献 特開 平3−101062(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01M 8/00 - 8/24 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Shingo Washimi 2-5-5 Keihan Hondori, Moriguchi-shi, Osaka Sanyo Electric Co., Ltd. (56) Reference JP-A-3-101062 (JP, A) (58) ) Fields surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H01M 8/00-8/24

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】水素を吸蔵する水素吸蔵合金タンクと、 前記水素吸蔵合金タンクから供給される水素、及び、空
気を用いて発電する燃料電池本体と、前記燃料電池本体から排出される第1の排空気が、前記
燃料電池本体から前記水素吸蔵タンクへ流通する流通部
と、 前記燃料電池本体から排出される未反応水素を触媒燃焼
する触媒燃焼器と、 前記触媒燃焼器から排出される第2の排空気を、前記水
素吸蔵合金タンクの近傍に導き、該水素吸蔵合金タンク
の表面に、局部的に当てるように形成された排空気ダク
トと、を備えることを特徴とする燃料電池。
1. A hydrogen storage alloy tank for storing hydrogen, a fuel cell main body for generating electric power by using hydrogen and air supplied from the hydrogen storage alloy tank, and a first exhausted from the fuel cell main body. Exhaust air is
Distribution unit that distributes from the fuel cell body to the hydrogen storage tank
A catalytic combustor for catalytically burning unreacted hydrogen discharged from the fuel cell main body; and second exhaust air discharged from the catalytic combustor to the vicinity of the hydrogen storage alloy tank to store the hydrogen storage A fuel cell, comprising: an exhaust air duct formed so as to locally contact the surface of the alloy tank.
【請求項2】水素を吸蔵する水素吸蔵合金タンクと、 前記水素吸蔵合金タンクから供給される水素、及び、空
気を用いて発電する燃料電池本体と、前記燃料電池本体から排出される第1の排空気が、前記
燃料電池本体から前記水素吸蔵タンクへ流通する流通部
と、 前記燃料電池本体から排出される未反応水素を触媒燃焼
する触媒燃焼器と、を備え、燃料電池運転時には、前記燃料電池本体から排出される
前記第1の排空気が、前記流通部を流通し、前記水素吸
蔵合金タンクと熱交換す る燃料電池の運転方法であっ
て、 燃料電池起動時に、前記触媒燃焼器から排出される第2
排空気を、前記水素吸蔵合金タンクの表面に、局部的
に当てることを特徴とする燃料電池運転方法。
2. A hydrogen storage alloy tank for storing hydrogen, a fuel cell main body for generating power using hydrogen and air supplied from the hydrogen storage alloy tank, and a first fuel cell for discharging the fuel cell main body. Exhaust air is
Distribution unit that distributes from the fuel cell body to the hydrogen storage tank
And a catalytic combustor that catalytically burns unreacted hydrogen discharged from the fuel cell body, and is discharged from the fuel cell body during operation of the fuel cell.
The first exhaust air circulates through the circulation unit and absorbs the hydrogen.
A method of operating a storehouse alloy tank and heat exchange fuel cell you, when the fuel cell starts, the second discharged from the catalytic combustor
2. The method for operating a fuel cell, wherein the exhaust air of 1. is locally applied to the surface of the hydrogen storage alloy tank.
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